浦東機(jī)場(chǎng)和虹橋機(jī)場(chǎng)成霧差異分析

趙杰 包文豪 戴袁杰

摘 要：霧是導(dǎo)致能見(jiàn)度降低的因素之一，往往給飛行活動(dòng)帶來(lái)了安全隱患。上海兩大機(jī)場(chǎng)由于地理位置不同，在霧形成條件上亦有差異。本文分析了虹橋機(jī)場(chǎng)和浦東機(jī)場(chǎng)2017—2019年成霧時(shí)的氣象數(shù)據(jù)，對(duì)兩個(gè)機(jī)場(chǎng)形成的霧進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)。研究表明，浦東機(jī)場(chǎng)的輻射霧、平流霧和“低云霧”均多于虹橋機(jī)場(chǎng)，且春季是產(chǎn)生差別的主要季節(jié)，主要原因在于浦東機(jī)場(chǎng)臨海，水汽來(lái)源豐富，而虹橋機(jī)場(chǎng)城市化程度高，平均氣溫高于浦東而且相對(duì)濕度低，熱島效應(yīng)抑制了霧的生成，故霧發(fā)生的次數(shù)較少。

關(guān)鍵詞：浦東機(jī)場(chǎng);虹橋機(jī)場(chǎng);霧;差異

1 研究背景和意義

安全是飛行永恒的主題。雖然現(xiàn)代飛機(jī)在很大程度上已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但不利的氣象條件依舊需要飛行員自己去應(yīng)對(duì)。其中能見(jiàn)度降低對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)就是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。雖然相比目視飛行而言，通過(guò)儀表飛行可以有效降低低云和低能見(jiàn)度的影響，但當(dāng)一個(gè)飛行員連跑道都無(wú)法看清的時(shí)候，誰(shuí)也無(wú)法盲目起飛和降落。導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度降低的原因有很多，例如霧發(fā)生時(shí)能見(jiàn)度低于1km。

上海是我國(guó)沿海地區(qū)多霧城市之一，擁有著浦東機(jī)場(chǎng)和虹橋機(jī)場(chǎng)這兩座國(guó)際機(jī)場(chǎng)。2019年，浦東機(jī)場(chǎng)吞吐量全國(guó)第二，全球第九，虹橋機(jī)場(chǎng)全國(guó)第八。上海毫無(wú)疑問(wèn)成為了中國(guó)機(jī)場(chǎng)吞吐量排名前列的城市。可想而知，一場(chǎng)大霧的發(fā)生會(huì)給上海的經(jīng)濟(jì)造成較大的影響。

上海兩大機(jī)場(chǎng)由于地理位置的不同，在霧出現(xiàn)天數(shù)上有所差異。因此，本文通過(guò)對(duì)虹橋機(jī)場(chǎng)和浦東機(jī)場(chǎng)2017年到2019年的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，找出兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的成霧差異。

2 研究數(shù)據(jù)

本文采用的數(shù)據(jù)源自National Centers for Environmental Information（NCEI）提供的虹橋機(jī)場(chǎng)和浦東機(jī)場(chǎng)2017—2019年METAR（Meteorological Aerodrome Reports）數(shù)據(jù)，以世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）發(fā)布，包含風(fēng)向風(fēng)速、能見(jiàn)度、云底高、氣溫、露點(diǎn)、修正海壓、天氣現(xiàn)象等。由于原始數(shù)據(jù)未記錄相對(duì)濕度，故利用氣溫和露點(diǎn)換算成該溫度下的飽和水氣壓值，再利用該氣溫的飽和水氣壓除以露點(diǎn)的飽和水氣壓乘以100%估算。

劃分霧的首要標(biāo)準(zhǔn)是能見(jiàn)度低于1km，本文不考慮雷暴、強(qiáng)降水等引起的霧。對(duì)一天24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)的能見(jiàn)度低于標(biāo)準(zhǔn)的情況記為一次霧。其他說(shuō)明如下：（1）當(dāng)連續(xù)能見(jiàn)度低于1km的情況跨過(guò)00時(shí)UTC，則歸到上一次霧中，直到該次過(guò)程結(jié)束。（2）當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)能見(jiàn)度低于1km但中間出現(xiàn)偶爾的大于1km的情況時(shí)，根據(jù)分析判定是否為同一類(lèi)型同一次過(guò)程。（3）當(dāng)一天內(nèi)出現(xiàn)兩場(chǎng)或以上有較大時(shí)間間隔的霧時(shí)，若成因一致，也只記為一次霧，反之則根據(jù)實(shí)際數(shù)量記錄，本文未出現(xiàn)一天兩場(chǎng)及以上的情況。

本文將霧劃分為輻射霧、平流霧、“低云”霧。由于成霧時(shí)數(shù)據(jù)估算的相對(duì)濕度都在90%以上，故在霧型判斷時(shí)不使用相對(duì)濕度，若有特殊則另外指出。表1則為輻射霧和平流霧的判斷條件。

在對(duì)霧進(jìn)行判斷時(shí)發(fā)現(xiàn)有一些霧滿(mǎn)足平流霧或輻射霧的某些條件，但是其他條件又產(chǎn)生了矛盾，比如，風(fēng)速很低但是發(fā)生在中午，通過(guò)分析這類(lèi)霧的霧前霧時(shí)和霧后的METAR報(bào)發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)霧其實(shí)就是因?yàn)闇囟认陆岛蟮驮葡鲁粒频赘哌^(guò)低導(dǎo)致。本文將其定義為“低云霧”。這類(lèi)霧判斷標(biāo)準(zhǔn)為：霧前處于低云狀態(tài)，也會(huì)伴隨降水現(xiàn)象，且云底呈下降趨勢(shì)，消散則是因?yàn)闅鉁厣撸F抬升成低云，或是降水使霧消散，同時(shí)無(wú)法劃分到平流霧和輻射霧中。

3 研究結(jié)果

3.1 機(jī)場(chǎng)霧日統(tǒng)計(jì)

虹橋機(jī)場(chǎng)和浦東機(jī)場(chǎng)在2017—2019年分別出現(xiàn)了9次和25次霧，前者出現(xiàn)的總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于后者。浦東機(jī)場(chǎng)建于海邊，東臨東海，受海上水汽影響較大，而虹橋機(jī)場(chǎng)位于上海市區(qū)，距離市中心僅13km，受熱島效應(yīng)影響顯著。2017年兩個(gè)機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)霧均最少，分別為1次和4次，2018年均最多，分別為6次和13次。

從季節(jié)上而言，浦東機(jī)場(chǎng)春季霧次數(shù)較多是浦東機(jī)場(chǎng)霧總數(shù)比虹橋機(jī)場(chǎng)多的主要原因，三年中浦東機(jī)場(chǎng)共25次霧，其中16次在春季發(fā)生，占了總數(shù)的64%，虹橋機(jī)場(chǎng)只有2次。

3.2 機(jī)場(chǎng)霧型統(tǒng)計(jì)

虹橋機(jī)場(chǎng)三年中，輻射霧共出現(xiàn)了6次，占總數(shù)的2/3，“低云霧”出現(xiàn)了3次，平流霧沒(méi)有出現(xiàn)。在霧日較多的2018年，輻射霧占了2/3，剩下1/3為“低云霧”。浦東機(jī)場(chǎng)輻射霧出現(xiàn)了9次，平流霧5次，“低云霧”最多，出現(xiàn)了11次，占總數(shù)的44%。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)機(jī)場(chǎng)在這三年中平流霧出現(xiàn)次數(shù)都是最少的，虹橋機(jī)場(chǎng)的輻射霧比“低云霧”多，而浦東機(jī)場(chǎng)則是“低云霧”更多，正是因?yàn)槠謻|臨海，故充沛水汽有利于云的形成。

3.3 機(jī)場(chǎng)成霧差異

兩個(gè)機(jī)場(chǎng)同時(shí)出現(xiàn)霧的次數(shù)僅為4次，分別是2018年1月15日和12月2的“低云霧”、2018年11月26日的輻射霧和2019年3月10日的輻射霧。兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的直線(xiàn)距離僅為44公里，理應(yīng)受相同天氣形勢(shì)的影響，因此本文就具體分析了這34次大霧，找出兩個(gè)機(jī)場(chǎng)多次只有一個(gè)機(jī)場(chǎng)有霧的原因。

3.3.1 輻射霧成霧差異

造成兩個(gè)機(jī)場(chǎng)只有一個(gè)機(jī)場(chǎng)有輻射霧的主要原因是相對(duì)濕度低。表2中相對(duì)濕度低導(dǎo)致該機(jī)場(chǎng)沒(méi)有出現(xiàn)輻射霧。由表2可見(jiàn)，虹橋機(jī)場(chǎng)水汽條件較差，這與金龍指出的城市化程度越高地區(qū)相對(duì)濕度越不容易達(dá)到飽和相吻合，因而虹橋機(jī)場(chǎng)相比于浦東機(jī)場(chǎng)不利于形成輻射霧。

3.3.2 平流霧成霧差異

三年間虹橋機(jī)場(chǎng)未形成典型平流霧，而浦東機(jī)場(chǎng)形成了五次，分析發(fā)現(xiàn)浦東機(jī)場(chǎng)形成平流霧時(shí)有三次，虹橋機(jī)場(chǎng)氣溫偏高，相對(duì)濕度低。而另外兩次則是風(fēng)向和浦東機(jī)場(chǎng)有差異，暖濕氣流不夠，這與平流霧的形成條件也相互映襯。表3比較了浦東機(jī)場(chǎng)形成平流霧時(shí)兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的平均溫度。城市化程度越高的地區(qū)氣溫的日變化幅度小，整體氣溫也偏高。虹橋機(jī)場(chǎng)整體氣溫高于浦東機(jī)場(chǎng)，不利于平流霧形成。

3.3.3 “低云霧”成霧差異

在兩個(gè)機(jī)場(chǎng)分別形成的共10次“低云霧”中，另一個(gè)機(jī)場(chǎng)由于云底不夠低未出現(xiàn)霧的情況有7次，由于風(fēng)速過(guò)大而沒(méi)有檢測(cè)到“低云”的有2次，還有一次因?yàn)轱L(fēng)向不穩(wěn)定導(dǎo)致的。表4選取了7次未檢測(cè)到霧中典型的5次情況，5次均為浦東機(jī)場(chǎng)形成“低云霧”時(shí)虹橋機(jī)場(chǎng)未出現(xiàn)霧。因?yàn)橄啾扔诤鐦驒C(jī)場(chǎng)，浦東機(jī)場(chǎng)的水汽來(lái)源更充沛，所以形成云和低云也更容易，再加上上文提及的虹橋機(jī)場(chǎng)氣溫相對(duì)較高，所以“低云霧”更容易在浦東機(jī)場(chǎng)形成。

4 研究結(jié)論和不足

本文對(duì)虹橋機(jī)場(chǎng)和浦東機(jī)場(chǎng)2017—2019年霧進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，闡述了判斷霧型的方法后將兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的霧進(jìn)行分類(lèi)，并討論了成霧差異。論文的主要結(jié)論如下。

（1）就輻射霧、平流霧和“低云霧”而言，虹橋機(jī)場(chǎng)的霧少于浦東機(jī)場(chǎng)，并且主要差異在春季（3、4、5月）的霧日。并且，虹橋機(jī)場(chǎng)盛行輻射霧，浦東機(jī)場(chǎng)則“低云霧”最多。

（2）兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的地理位置決定了成霧差異。虹橋機(jī)場(chǎng)位于市區(qū)，受城市環(huán)境影響較大，例如溫度高，不利于霧的形成。浦東機(jī)場(chǎng)臨海而建，水汽充沛，易形成霧和云。

論文的不足之處在于，本文僅考慮三種霧的類(lèi)型，有一定的局限性。有研究表明上海地區(qū)霧的類(lèi)型還包括平流輻射霧、鋒面霧，以及其他不能滿(mǎn)足上述分類(lèi)條件的其他霧，將在以后工作中進(jìn)行闡述。

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